信息科技實(shí)驗教學(xué)中創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)路徑探索

1信息科技實(shí)驗教學(xué)中創(chuàng)新素養(yǎng)培育分析

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》將數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新列為核心素養(yǎng)之一，并從課程設(shè)計理念、教學(xué)目標(biāo)、課程內(nèi)容、教學(xué)建議等多個方面強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新的重要性。創(chuàng)新不僅是信息科技教育的一個核心要素，也是未來人才應(yīng)具備的關(guān)鍵能力之一。實(shí)驗教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新素養(yǎng)的重要途徑之一，讓學(xué)生通過豐富的實(shí)驗活動體驗科技現(xiàn)象，建構(gòu)科技認(rèn)知，應(yīng)用科技原理，遷移科技思維，創(chuàng)新科技應(yīng)用[1]。

1.1學(xué)科創(chuàng)新素養(yǎng)的特征

經(jīng)過深入學(xué)習(xí)新課標(biāo)和相關(guān)文獻(xiàn)，筆者認(rèn)為：

1）在信息科技學(xué)科中，學(xué)生具備對數(shù)字社會的敏銳觀察并樂意與同伴探討科技現(xiàn)象背后的原理，是其創(chuàng)新素養(yǎng)的基礎(chǔ);

2）通過培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和讓學(xué)生掌握算法設(shè)計，使他們能夠有效對問題進(jìn)行抽象化分析并建立模型，探尋解決方案，構(gòu)成創(chuàng)新素養(yǎng)的核心思維方式；

3）學(xué)生具備對新技術(shù)的好奇心與探索精神，愿意積極嘗試并勇于面對未知領(lǐng)域，是推動科技創(chuàng)新的重要動力；

4）在面對復(fù)雜問題時，學(xué)生要能夠綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識提出創(chuàng)新性解決方案，并將這些理念轉(zhuǎn)化為實(shí)際行動，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新素養(yǎng)的有效落地[2]。

綜上，觀察力是創(chuàng)新素養(yǎng)的起點(diǎn)，協(xié)作力是創(chuàng)新素養(yǎng)的支撐，思辨力是創(chuàng)新素養(yǎng)的靈魂，探究力是創(chuàng)新素養(yǎng)的引擎，操作力是創(chuàng)新素養(yǎng)的基石，創(chuàng)造力是創(chuàng)新素養(yǎng)的頂峰。

1.2學(xué)科實(shí)驗教學(xué)的特征

在信息科技學(xué)科中，實(shí)驗教學(xué)強(qiáng)調(diào)在理論指導(dǎo)下的實(shí)踐操作，旨在通過動手實(shí)驗深化學(xué)生對原理的理解。實(shí)驗內(nèi)容通?；谡鎸?shí)的生活情境或具體案例，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中掌握信息科技原理。實(shí)驗組織以小組合作學(xué)習(xí)為主，團(tuán)隊協(xié)作不僅能夠促進(jìn)成員間的交流與合作，還能提高學(xué)生解決問題的效率和質(zhì)量。實(shí)驗過程鼓勵學(xué)生自主探究，引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)并加以驗證，以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維。實(shí)驗?zāi)繕?biāo)不僅限于技術(shù)操作技能的提升，更重要的是通過實(shí)驗教學(xué)促進(jìn)學(xué)生信息意識、計算思維等學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展。

1.3實(shí)驗教學(xué)中培育創(chuàng)新素養(yǎng)的優(yōu)勢

信息科技實(shí)驗?zāi)繕?biāo)與創(chuàng)新素養(yǎng)相契合。同時，實(shí)驗內(nèi)容強(qiáng)調(diào)對現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的敏感捕捉，有助于觀察力的培育；實(shí)驗方式強(qiáng)調(diào)探究學(xué)習(xí)和跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，有助于探究力的培育；實(shí)驗組織強(qiáng)調(diào)小組合作模式，有助于協(xié)作力的培育；實(shí)驗過程強(qiáng)調(diào)抽象、分析、假設(shè)、驗證等，有助于思辨力和操作力的培育；實(shí)驗強(qiáng)調(diào)“知其然，知其所以然”，實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)內(nèi)化，有助于創(chuàng)造力的培育。實(shí)驗教學(xué)在數(shù)據(jù)處理、分析、建模與創(chuàng)新中，讓學(xué)生領(lǐng)悟原理、掌握技術(shù)、培養(yǎng)數(shù)字素養(yǎng)，進(jìn)而激發(fā)其創(chuàng)新精神[3]。通過實(shí)驗教學(xué)的實(shí)施，學(xué)生能夠形成信息意識，發(fā)展計算思維，并在解決問題的過程中樹立創(chuàng)新精神[4]。

2構(gòu)建指向創(chuàng)新素養(yǎng)的實(shí)驗教學(xué)模式

本文構(gòu)建的模式中，每個實(shí)驗都要經(jīng)歷體驗、建構(gòu)和實(shí)踐三個階段（圖1）。

2. 1 體驗階段

體驗階段側(cè)重培育觀察力和探究力，以探究、問題或情境引導(dǎo)實(shí)驗：探究導(dǎo)向具體表現(xiàn)為引導(dǎo)學(xué)生自主探究，讓學(xué)生通過初實(shí)驗，記錄觀察到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)；問題導(dǎo)向具體表現(xiàn)為分解復(fù)雜問題，尋求實(shí)驗解答；情境導(dǎo)向具體表現(xiàn)為通過觀察情境中的現(xiàn)象，表達(dá)并分析其原理?？梢罁?jù)實(shí)驗?zāi)繕?biāo)、內(nèi)容等選擇其一。

2.2 建構(gòu)階段

建構(gòu)階段著重提升學(xué)生協(xié)作力和思辨力，以抽象思考、數(shù)據(jù)分析和建立模型設(shè)計實(shí)驗：抽象思考具體表現(xiàn)為通過體驗討論，提煉現(xiàn)象規(guī)律，提出假設(shè)；數(shù)據(jù)分析具體表現(xiàn)為指導(dǎo)學(xué)生收集和分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，驗證假設(shè)，形成結(jié)論；建立模型具體表現(xiàn)為根據(jù)數(shù)據(jù)和理論，建立并驗證科技現(xiàn)象的模型。三者順序進(jìn)行。

2.3 實(shí)踐階段

實(shí)踐階段強(qiáng)調(diào)操作力和創(chuàng)造力，通過搭建、優(yōu)化和創(chuàng)新系統(tǒng)實(shí)施：搭建系統(tǒng)具體表現(xiàn)為根據(jù)設(shè)計搭建實(shí)際的系統(tǒng)或裝置；優(yōu)化系統(tǒng)具體表現(xiàn)為基于測試反饋提升系統(tǒng)性能或觀感；創(chuàng)新系統(tǒng)具體表現(xiàn)為鼓勵在現(xiàn)有系統(tǒng)上提出新方案，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。三者遞進(jìn)展開。

3基于創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)驗教學(xué)實(shí)施路徑

根據(jù)浙教版信息科技（五年級下）教材中的控制系統(tǒng)單元，本文以空調(diào)自動風(fēng)速控制系統(tǒng)為例，探究基于創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)驗教學(xué)實(shí)施路徑。

3.1 體驗階段

3.1.1 探究導(dǎo)向

設(shè)計開放性問題，引導(dǎo)學(xué)生自主探究，激發(fā)好奇心和探索精神，通過實(shí)驗記錄觀察到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，培養(yǎng)細(xì)致的觀察和記錄習(xí)慣。

節(jié)風(fēng)速的過程。

1）實(shí)驗?zāi)康模禾骄靠照{(diào)根據(jù)室內(nèi)溫度自動調(diào)

2）探究過程：選擇一個相對封閉且穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗，確保外部因素對實(shí)驗結(jié)果影響較小；使用溫度計測量并記錄初始室內(nèi)溫度（ T₀ ）；將空調(diào)設(shè)置為自動風(fēng)速模式，并確認(rèn)該模式下空調(diào)能夠根據(jù)室溫自動調(diào)節(jié)風(fēng)速；每隔一段時間（如10分鐘），使用溫度計測量并記錄室內(nèi)溫度 （T_n）^? ，同時觀察空調(diào)的風(fēng)速變化。

3.1.2 問題導(dǎo)向

提出具體問題，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗尋找答案，培養(yǎng)問題解決能力，學(xué)會將復(fù)雜問題分解為多個小問題逐步解決。

1）實(shí)驗?zāi)康模禾骄靠照{(diào)自動風(fēng)速系統(tǒng)的計算過程。

2）分解問題：選擇什么樣的溫度測量工具；檢測工具的放置位置有何講究；如何確保目標(biāo)溫度在整個實(shí)驗過程中保持穩(wěn)定；需要記錄哪些數(shù)據(jù)；記錄頻率是多少；如何分析這些數(shù)據(jù)以得出結(jié)論；如何確保實(shí)驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性；有哪些潛在的誤差來源。

3.1.3 情境導(dǎo)向

創(chuàng)設(shè)真實(shí)或模擬的情境，讓學(xué)生在具體情境中體驗和學(xué)習(xí)科技現(xiàn)象，通過觀察和描述情境中的現(xiàn)象，培養(yǎng)細(xì)致的觀察和表達(dá)能力。

1）描述現(xiàn)象：

① 上課過程中，本來教室里挺安靜的，但是突然“嘩”的一聲，空調(diào)吹風(fēng)了，而且很大，又冷又吵。② 晚上睡覺時，我也遇到過這種情況，本來要睡著了，結(jié)果空調(diào)突然響起來，就又清醒了。

2）初步思考：

① 是什么導(dǎo)致空調(diào)一陣噪音？（是風(fēng)速變大。）

② 是什么導(dǎo)致空調(diào)風(fēng)速突然變大？（是溫度變化。）

③ 溫度為什么會變化？

3.2 建構(gòu)階段

3.2.1 抽象思考

在體驗過程中，學(xué)生已經(jīng)發(fā)現(xiàn)問題并有意識地開展初步的實(shí)驗（如組隊、測量、記錄等）?，F(xiàn)在，通過小組合作推演空調(diào)自動風(fēng)速模式可能的工作原理，從具體現(xiàn)象中抽象出一般規(guī)律，培養(yǎng)邏輯思維和統(tǒng)整能力。

1）初步假設(shè)：空調(diào)風(fēng)扇突然轉(zhuǎn)動和噪音表明，在此之前，風(fēng)扇可能處于靜止或低速狀態(tài)，而現(xiàn)在由于觸發(fā)某種條件而加速。

2）抽象規(guī)律?？照{(diào)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動與自動有關(guān)，很可能是空調(diào)內(nèi)部的一個或多個傳感器檢測到了某種變化，并觸發(fā)了風(fēng)速的調(diào)整。在常見的空調(diào)系統(tǒng)中，溫度傳感器是控制風(fēng)速等功能的關(guān)鍵部件。因此，推測是溫度的變化導(dǎo)致風(fēng)扇突然轉(zhuǎn)動。由于風(fēng)扇是突然轉(zhuǎn)動的，這暗示溫度可能達(dá)到了預(yù)設(shè)的閥值，從而觸發(fā)了風(fēng)速的調(diào)整機(jī)制?；诖?，學(xué)生認(rèn)為，該控制系統(tǒng)是典型的條件計算，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到或超過預(yù)設(shè)的溫度值時，空調(diào)內(nèi)部的溫度傳感器會檢測到這一變化，并通過控制系統(tǒng)向風(fēng)扇發(fā)送信號，使其加速轉(zhuǎn)動以增加空氣流通量，從而達(dá)到降溫的目的。同時，風(fēng)扇的加速轉(zhuǎn)動也產(chǎn)生了人們聽到的噪音。

3.2.2 數(shù)據(jù)分析

學(xué)生通過數(shù)據(jù)分析，驗證假設(shè)、發(fā)現(xiàn)問題、支持決策、得出結(jié)論，培養(yǎng)科學(xué)推理和思辨力。通過相同環(huán)境下同組數(shù)據(jù)的觀察和異組數(shù)據(jù)的比較，進(jìn)行辨析。

首先，實(shí)驗組在自己的教室里采集數(shù)據(jù)。由于空間、外界溫度和室內(nèi)人員活動等因素，教室溫度難以達(dá)到設(shè)定值而導(dǎo)致空調(diào)風(fēng)扇一直高速運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)驗組無法體驗整個調(diào)節(jié)風(fēng)速的過程。于是，實(shí)驗組根據(jù)該經(jīng)驗，等室溫穩(wěn)定（接近設(shè)定值）后再開始測量，終于觀察到空調(diào)隨著溫度的升高而高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程。接著，實(shí)驗組又選擇因素更為可控（面積小，基本無人進(jìn)出）的中心機(jī)房，從空調(diào)剛啟動時，室溫較高，空調(diào)風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，到接近設(shè)定值后轉(zhuǎn)為低速運(yùn)轉(zhuǎn)。最后，觀測點(diǎn)還是在中心機(jī)房，但是在空調(diào)已經(jīng)開啟一夜后進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)溫度一直保持穩(wěn)定（改變幅度較?。L(fēng)速也一直保持在低速或節(jié)能狀態(tài)。

為了更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)剡M(jìn)行觀察與比較，實(shí)驗組選擇較為安靜的觀察點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)的比較，實(shí)驗結(jié)果基本與前面類似，即：當(dāng)室內(nèi)溫度遠(yuǎn)高于設(shè)定溫度時，控制系統(tǒng)會自動提高室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速至高速檔，以加快空氣循環(huán)和熱量散發(fā)，迅速降低室內(nèi)溫度。但實(shí)驗組通過分析又發(fā)現(xiàn)了不同點(diǎn)：空調(diào)的風(fēng)速并非達(dá)到設(shè)定值這個臨界點(diǎn)才開始調(diào)整轉(zhuǎn)速，而是接近閾值就會開始微調(diào)。如果室內(nèi)溫度已經(jīng)達(dá)到或略低于目標(biāo)溫度，控制系統(tǒng)可能會進(jìn)一步降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至最低檔，甚至?xí)簳r停止送風(fēng)，以避免室內(nèi)溫度過低。

3.2.3 建立模型

學(xué)生根據(jù)抽象規(guī)律和實(shí)驗數(shù)據(jù)建立科技現(xiàn)象的模型，培養(yǎng)建模能力，并通過模型驗證培養(yǎng)系統(tǒng)思維和驗證能力。

家用空調(diào)在自動風(fēng)速模式下，通過溫度感知、數(shù)據(jù)分析、執(zhí)行調(diào)節(jié)等手段精確控制室內(nèi)溫度，風(fēng)扇的突然轉(zhuǎn)動和停止轉(zhuǎn)動是基于室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度之間的動態(tài)變化而進(jìn)行的智能調(diào)節(jié)。實(shí)驗組在學(xué)習(xí)平臺建立計算模型并進(jìn)行模型驗證，模擬空調(diào)自動風(fēng)速系統(tǒng)，深入理解技術(shù)背后的科技原理。

1）當(dāng)空調(diào)開機(jī)并設(shè)置為自動風(fēng)速模式時，算法首先讀取用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度和風(fēng)速偏好，并獲取當(dāng)前的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)。2）算法對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，計算當(dāng)前室內(nèi)溫度與目標(biāo)溫度之間的差值。3）算法根據(jù)溫度差值決定室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。一般來說，溫度正差值越大，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高；反之，則轉(zhuǎn)速越低。同時，算法還會考慮用戶的風(fēng)速偏好，在可能的情況下盡量滿足用戶的個性化需求。4）根據(jù)決策結(jié)果，算法向空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送指令，調(diào)整室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。同時，算法還會持續(xù)監(jiān)測室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，以便在需要時再次調(diào)整。

3.3 實(shí)踐階段

3.3.1 搭建系統(tǒng)

教師在教學(xué)過程中應(yīng)注重以科學(xué)原理指導(dǎo)實(shí)踐應(yīng)用，在建構(gòu)的基礎(chǔ)上搭建實(shí)際的系統(tǒng)或裝置，以便學(xué)生感受空調(diào)內(nèi)部風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動與溫度傳感器數(shù)值之間的直接聯(lián)動，培養(yǎng)實(shí)踐操作能力。

1）實(shí)驗?zāi)康模簯?yīng)用所學(xué)科技原理驗證空調(diào)自動通風(fēng)系統(tǒng)的工作原理2）實(shí)驗準(zhǔn)備：掌控板 ×1 、小風(fēng)扇模塊（含電機(jī)） ×1 、XH-PH3P連接線 ×2 、USBType-C連接線 ×1 、溫濕度傳感器模塊 ×1 。3）實(shí)驗過程。連接硬件，將編寫好的代碼下載到主控中，接著查看傳感器采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)，同時觀察小風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；實(shí)時呈現(xiàn)溫濕度傳感器采集到的溫度數(shù)值，便于設(shè)計者調(diào)試程序；當(dāng)接收到溫度數(shù)值時，會判斷數(shù)值是否接近設(shè)定值，若低于設(shè)定值，則設(shè)置PO端口數(shù)字值為低（即小風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動），反之則設(shè)置P0端口數(shù)字值為高（即小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動）。

3.3.2 優(yōu)化系統(tǒng)

在應(yīng)用階段，更為核心的是迭代優(yōu)化，幫助學(xué)生反思實(shí)驗過程與實(shí)驗現(xiàn)象，結(jié)合科技原理嘗試遷移與探究。故優(yōu)化該控制系統(tǒng)，讓風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動不要那么突然，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決和優(yōu)化能力。

1）實(shí)驗?zāi)康模簯?yīng)用科技原理遷移呼吸燈效果，優(yōu)化空調(diào)自動風(fēng)速系統(tǒng)。2）實(shí)驗準(zhǔn)備：LED燈模塊 ×1 ，其他材料與之前基本一致。3）實(shí)驗過程：修改與風(fēng)扇相關(guān)的代碼，將原來通過高低電平控制改為通過輸出數(shù)字量控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，其他步驟不變（圖2）。

通過分析發(fā)現(xiàn)，要想實(shí)現(xiàn)這個效果，需要小風(fēng)扇模塊具備調(diào)速效果。是否需要為其外接調(diào)速模塊呢？這是實(shí)驗組遇到的第一個優(yōu)化問題。于是，學(xué)生分組行動，一個實(shí)驗組從硬件探究，另一個實(shí)驗組從代碼探究，試圖尋找呼吸燈代碼的小風(fēng)扇平替，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇從停止/低速轉(zhuǎn)動到高速轉(zhuǎn)動之間的“呼吸”效果。最終，經(jīng)與技術(shù)員溝通，通過變量改變輸出的電壓值（PWM），再通過等待指令和循環(huán)結(jié)構(gòu)契合視覺暫留效應(yīng)，創(chuàng)造出呼吸燈的效果。在引腳相同的情況下，根據(jù)風(fēng)扇模塊的速度范圍，修改輸出數(shù)字量也可以產(chǎn)生呼吸風(fēng)扇的效果，代碼探究組率先獲得成功。

但與此同時，實(shí)驗組也有了新發(fā)現(xiàn)，通過編程動態(tài)改變PWM引腳輸出的平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)對LED亮度、電機(jī)速度或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的平滑調(diào)整。但實(shí)驗中，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變過程的觀感不明顯，于是實(shí)驗組進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)。

圖2遷移探究后的呼吸風(fēng)扇代碼

① 實(shí)驗?zāi)康模猴L(fēng)扇模塊的轉(zhuǎn)速改變過程不夠明顯，探究多種改進(jìn)策略。

② 實(shí)驗準(zhǔn)備：紅色專用電機(jī)模塊 ×1 ，扇葉 ×1 其他材料與之前基本一致。

③ 實(shí)驗過程：從觀感、觸感、更改硬件、程序等多角度，實(shí)驗并調(diào)試。

改進(jìn)策略一：觀感 + 觸感。扇葉轉(zhuǎn)動很快，導(dǎo)致觀察轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變的過程，效果不明顯，但是可以通過觸摸電機(jī)來感受它的振動。

改進(jìn)策略二：觀感（+數(shù)據(jù)）+觸感。將風(fēng)扇的實(shí)時轉(zhuǎn)速顯示在OLED顯示屏上，實(shí)現(xiàn)電機(jī)振動和數(shù)據(jù)對應(yīng)。實(shí)驗組通過實(shí)驗測試和反饋，從中發(fā)現(xiàn)新問題，有目的性地調(diào)試，有針對性地解決，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的迭代優(yōu)化（圖3）。

改進(jìn)策略三：更改電機(jī)。因為電機(jī)PWM速度非線性，存在扭矩問題，電機(jī)速度太快，導(dǎo)致觀感不明顯。因此，更換為轉(zhuǎn)速相對較慢的紅色專用電機(jī)，并修改其代碼，其中PO接口改為MA或MB電機(jī)接口。

3.3.3 創(chuàng)新系統(tǒng)

學(xué)生的主觀能動性已經(jīng)被調(diào)動起來，教師鼓勵學(xué)生在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開放式創(chuàng)新，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。實(shí)驗組著眼智能化、安全性等方面，提出新的解決方案。

1）實(shí)驗?zāi)康模夯谥悄芑紤]，將語音控制應(yīng)用到空調(diào)控制系統(tǒng)。

2）實(shí)驗準(zhǔn)備：ASR-THREE離線語音識別模塊 ×1 ，其他材料與之前基本一致。

圖3實(shí)現(xiàn)電機(jī)振動和數(shù)據(jù)對應(yīng)

3）實(shí)驗過程：修改與風(fēng)扇相關(guān)的代碼，其他步驟不變（圖4）。

圖4從智能化角度創(chuàng)新：語音控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的主要代碼

語音識別先判斷是否有數(shù)據(jù)可讀，讀取到的數(shù)據(jù)會跟系統(tǒng)內(nèi)置的ID號進(jìn)行匹配，從而通過電機(jī)調(diào)整風(fēng)速（如ID號78對應(yīng)的是200的風(fēng)速值，為低速狀態(tài)）。如果是新學(xué)習(xí)的命令詞，會自動生成新的ID號。

語音控制可以解放人們的雙手，所想即所說，所說即所見。但是實(shí)驗組從安全的角度提出新的問題：這種便捷方式是否存在安全隱患？如果有幼兒在風(fēng)扇旁邊，或者是幼兒模仿成人語音控制風(fēng)扇時，有可能存在受傷風(fēng)險。據(jù)此，提出新的方案。

1）實(shí)驗?zāi)康模夯诎踩钥紤]，將人臉識別應(yīng)用到空調(diào)控制系統(tǒng)。

2）實(shí)驗準(zhǔn)備：智眼離線圖像識別模塊 ×1 其他材料與之前基本一致。

3）實(shí)驗過程：修改與風(fēng)扇相關(guān)的代碼，其他步驟不變（圖5）。該圖像識別模塊內(nèi)置攝像頭，提供顏色識別、標(biāo)簽識別、人臉識別、二維碼識別等十幾種功能算法。切換到人臉識別算法后，判斷讀取到的人臉數(shù)據(jù)是否與系統(tǒng)內(nèi)置的模型數(shù)據(jù)匹配（如代碼中的1表示已訓(xùn)練過的人臉，會顯示對應(yīng)的標(biāo)簽；如果是新人臉，即未訓(xùn)練過的人臉，則會顯示標(biāo)簽為0）。當(dāng)人臉數(shù)據(jù)匹配后再執(zhí)行風(fēng)扇的其他行為。

隨著實(shí)驗的開展，一系列充滿開放性和挑戰(zhàn)性的任務(wù)開闊了學(xué)生思路，復(fù)雜的操作技能進(jìn)一步鍛煉和培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造力。同時，實(shí)驗對教師也提出更高的要求。

4結(jié)束語

在人工智能時代，創(chuàng)新素養(yǎng)被視為未來社會不可或缺的關(guān)鍵能力。新課標(biāo)中對創(chuàng)新的多次強(qiáng)調(diào)，彰顯了其在信息科技教育中的核心地位，凸顯了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的緊迫性和重要性。實(shí)驗教學(xué)作為連接理論與實(shí)踐的橋梁，不僅精準(zhǔn)對接了學(xué)生的創(chuàng)新潛能，還以其獨(dú)特的魅力有效激發(fā)了他們的創(chuàng)新思維。

本文創(chuàng)新性地提出實(shí)驗教學(xué)路徑，深度融合體驗、建構(gòu)和實(shí)踐三個階段，以學(xué)生為中心，精心設(shè)計貼近日常生活、富有實(shí)際意義的場景化信息科技實(shí)驗。在體驗階段，學(xué)生通過觀察、記錄和探究，初步感受科技現(xiàn)象，培養(yǎng)敏銳的觀察力和探究力；建構(gòu)階段則側(cè)重通過抽象思考、數(shù)據(jù)分析和建立模型深化學(xué)生對科技原理的理解，鍛煉他們的協(xié)作力與思辨力；實(shí)踐階段則鼓勵學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)踐，通過反復(fù)驗證、優(yōu)化和創(chuàng)新，提升其操作力和創(chuàng)造力。這一系統(tǒng)而科學(xué)的實(shí)驗教學(xué)路徑，不僅讓學(xué)生在實(shí)踐中逐步構(gòu)建起堅實(shí)的科技意識，還引導(dǎo)他們深入探索并掌握科技原理的精髓。更重要的是，在解決問題的過程中，學(xué)生通過不斷地進(jìn)行實(shí)踐優(yōu)化與創(chuàng)新嘗試，鍛煉出強(qiáng)大的創(chuàng)新能力，為將來應(yīng)對各種復(fù)雜挑戰(zhàn)奠定堅實(shí)基礎(chǔ)?？傊?，本文所探討的指向創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)驗教學(xué)路徑是提升學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)、培養(yǎng)未來社會所需人才的有效路徑探索。

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